(57)【要約】【課題】ケーシングの強度を低下させずに、簡単な構造で迅速に取り付けることができ、確実に拡径することができる拡開掘削装置および杭底拡大工法を提供する。【解決手段】下端部に切刃２が形成された円筒状のケーシング３の下部に設けられる拡開掘削装置１であって、ケーシング３の下部内側に着脱可能に固定される基台部４と、基台部４の下側に取り付けられて先端部にビット２６〜２８が固定され、ビット２６〜２８をケーシング３の外周面より外側に直線的に移動させて突出させる腕部５，７とを設けたので、腕部をケーシングの半径方向外側に突出した状態で、ケーシングとともに回転させると、ケーシングと同心の拡大した孔部を形成することができる。【選択図】  図１
2005061205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部に切刃が形成された円筒状のケーシングの下部に設けられる拡開掘削装置であって、
前記ケーシングの下部内側に着脱可能に固定される基台部と、
前記基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に直線的に移動させて突出させる腕部とを備えていることを特徴とする拡開掘削装置。
【請求項２】
前記腕部は、前記基台部に取り付けられ、側方に直線的に移動可能な第１腕部と、
前記第１腕部に取り付けられて先端部に前記ビットを固定し、側方に直線的に移動して、前記ケーシングの外周面より外側に突出可能な第２腕部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の拡開掘削装置。
【請求項３】
前記ケーシングの内周面の複数箇所には、前記基台部を前記ケーシングの下方に案内するガイドレール部が、前記ケーシングの中心線に平行に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の拡開掘削装置。
【請求項４】
前記腕部には、前記ビットで掘削した土砂を前記ケーシングの中心側に案内する案内部材が設けられ、前記腕部の下方位置には、前記土砂を集積する集積バケットが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の拡開掘削装置。
【請求項５】
前記基台部の前記腕部の突出方向とは逆側には、スペーサ部材が着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載の拡開掘削装置。
【請求項６】
下端部に切刃が形成された円筒状のケーシングを用いて地盤を掘削し、前記ケーシング内に基礎を構築する工法において、
前記ケーシングで地盤を掘削した後にケーシング内の土砂を除去する工程と、
前記ケーシングを少し持ち上げて前記ケーシングの下部に空間部を形成する工程と、
前記ケーシング内に、前記ケーシングの下部に固定される基台部、前記基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、側方に直線的に移動可能な腕部および前記腕部の下方位置に配置された集積バケットを備えた拡開掘削装置を前記ケーシングの上部から挿入して下端部に固定する工程と、
前記腕部を伸ばして、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に突出させ、前記拡開掘削装置を、前記ケーシングとともに回転させて地盤を掘削し、前記ケーシングの下部を拡径するとともに掘削した土砂を前記集積バケット内に収容する工程と、
前記腕部を縮めて前記拡開掘削装置をケーシングの上部から取り出した後、前記ケーシングおよび前記拡開掘削装置によって形成された孔部内にコンクリートからなる基礎を構築する工程とを備えていることを特徴とする杭底拡大工法。
【請求項７】
下端部に切刃が形成された円筒状のケーシングの下部に設けられる拡開掘削装置であって、
前記ケーシングの下部内側に着脱可能に固定される基台部と、
前記基台部に取り付けられ、前記ケーシングの内面に向かって伸縮駆動される固定張出グリップと、
前記基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に拡開する開閉翼とを備えていることを特徴とする拡開掘削装置。
【請求項８】
前記固定張出グリップを伸縮駆動する油圧シリンダ、および前記開閉翼を拡開駆動する油圧シリンダに作動油を供給する油圧ユニットを地上に設置し、前記油圧ユニットと前記各油圧シリンダとを、油圧スイベルを介して油圧ホースで接続したことを特徴とする請求項７記載の拡開掘削装置。
【請求項９】
前記ケーシングの上端に架台を設置し、前記油圧スイベルおよび前記各油圧シリンダに作動油を供給する油圧ホースを巻き取るホース巻き取りリールを前記架台に設置したことを特徴とする請求項８記載の拡開掘削装置。
【請求項１０】
下端部に切刃が形成された円筒状のケーシングを用いて地盤を掘削し、前記ケーシング内に基礎を構築する工法において、
前記ケーシングで地盤を掘削した後にケーシング内の土砂を除去する工程と、
前記ケーシングを少し持ち上げて前記ケーシングの下部に空間部を形成する工程と、
前記ケーシング内に、前記ケーシングの下部内側に着脱可能に固定される基台部、前記基台部に取り付けられ、前記ケーシングの内面に向かって伸縮駆動される固定張出グリップ、前記基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に拡開する開閉翼を備えた拡開掘削装置を前記ケーシングの上部から挿入して、前記固定張出グリップをケーシングの内周に圧接するように伸ばすことにより前記拡開掘削装置を前記ケーシング下端部に固定する工程と、
前記開閉翼を伸ばして、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に突出させ、前記拡開掘削装置を、前記ケーシングとともに回転させて地盤を掘削し、前記ケーシングの下部を拡径するとともに掘削した土砂を前記開閉翼内部に収容する工程と、
前記開閉翼を閉じて前記拡開掘削装置をケーシングの上部から取り出した後、前記ケーシングおよび前記拡開掘削装置によって形成された孔部内にコンクリートからなる基礎を構築する工程とを備えていることを特徴とする杭底拡大工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オールケーシング工法に用いられるケーシングチューブ等の円筒状ドリルの内部に設けられて周囲の地盤の掘削を行う拡開掘削装置および杭底拡大工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の硬度が高い場合や、または逆に柔らかい地盤で孔壁の崩壊の心配があるときは、オールケーシング工法が用いられている。
【０００３】
オールケーシング工法は、まず、全周回転機と、ケーシングチューブとを用いて掘削孔の全長にわたって揺動、回転、押し込みを行いながらケーシングチューブ内の土砂をハンマーグラブによって掘削、排土し、所定の深さまで掘削した後に、孔底処理を行う。そして、鉄筋籠を建て込み、トレミーによりコンクリートを打ち込み、コンクリート打ち込みに伴いケーシングチューブおよびトレミーを引き抜き、回収することにより基礎杭を構築する工法である。
【０００４】
オールケーシング工法によって構築される基礎杭は、ケーシングチューブより一回り小さい円筒状で、全周回転機は、ケーシングチューブの外周を把持して回転させるため、ケーシングチューブのそれぞれの直径に対応して設けられている。
【０００５】
基礎杭は、構築される建造物の大きさや地盤の状態によって必要な直径が異なるが、１つの現場に２種類の基礎杭を構築することは困難で、費用も増大する。ここで、基礎杭の下端部の直径を拡大して、支持強度を増大させる方法がある。また、円柱状の孔底を拡径するための装置も開発されている。
【０００６】
例えば、円筒状のケーソンの軸心に沿い、ケーソンの内部に投入されて、掘削刃を有して半径方向外側へ所要の開度にて拡開し、回転する拡開扉により穴底の土砂を掘削するドリリングバケットが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、外周に拡開翼を設けた円筒状の掘削ケーシングを用いて、ケーシングの下部を拡開させる拡底工法も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。ケーシングを正方向に回転させたときは、拡径翼が閉じて小径の孔部を形成することができ、逆方向に回転させたときは、拡径翼が開いて大径の孔部を形成することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１８４２５７号公報（段落番号００１０、図１）
【特許文献２】特開平０９−２２８７６９号公報（段落番号００１９〜００２０、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されたドリリングバケットは、ケーソンとは別に配置されているために、別途回転駆動手段を設ける必要があり、設備が大掛かりになる。
【００１０】
また、特許文献２に記載された拡底工法では、拡開翼がケーシングの外側に一体的に設けられているので、堅い岩盤を掘削するとき等、ケーシングの外周に大きな圧力が加わる場合には、拡開翼を閉じて小径の孔を形成する場合でも、拡開翼に大きな圧力が加わり、破損してしまう。
【００１１】
そこで本発明が解決しようとする課題は、ケーシングの強度を低下させずに、簡単な構造で迅速に取り付けることができ、確実に拡径することができる拡開掘削装置および杭底拡大工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明の第１の構成に係る拡開掘削装置は、下端部に切刃が形成された円筒状のケーシングの下部に設けられる拡開掘削装置であって、前記ケーシングの下部内側に着脱可能に固定される基台部と、前記基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に直線的に移動させて突出させる腕部とを備えている。
【００１３】
ケーシングによって、所定の深さまで断面円形の孔部を形成し、内部の土砂をハンマーグラブ等の排土手段によって除去した後、ケーシングを少し持ち上げると、ケーシングの下部にケーシングの断面形状と同じ円柱状の空間が形成される。
【００１４】
ケーシングの内部に上方から拡開掘削装置を挿入し、下部内側に基台部を固定する。ここで、着脱可能に固定とは、拡開掘削装置がケーシングから脱落しないように保持されていればよく、多少のがたがある状態も含まれる。
【００１５】
基台部をケーシングに固定したとき、基台部の下側に取り付けられた腕部は、ケーシングの先端より下側に配置される。腕部は、直線的に移動してケーシングの半径方向外側に突出し、ケーシングとともに回転することによって、ケーシングと同心の拡大した孔部を形成することができるので、基台部をケーシングに固定するときに、ケーシングの中心位置を合わせる必要がない。
【００１６】
拡開掘削装置は、所定深さの孔部を形成した後にケーシングの内側に固定するので、ケーシングにより拡開しない孔部を形成するときには、拡開掘削装置に負荷は加わらない。
【００１７】
また、拡開掘削装置は、ケーシングとともに回転するので、回転運動をさせるための専用の駆動源を用意する必要はない。なお、ビットは、硬度が高いものが好ましく、例えば、タングステン等を用いることができる。
【００１８】
本発明の第２の構成に係る拡開掘削装置は、前記腕部に、前記基台部に取り付けられ、側方に直線的に移動可能な第１腕部と、前記第１腕部に取り付けられて先端部に前記ビットを固定し、側方に直線的に移動して、前記ケーシングの外周面より外側に突出可能な第２腕部とを設けたものである。
この構成によると、腕部のストロークを長くでき、ケーシングの直径が小さいときでも、下部に形成する拡開孔部の直径を大きくすることができる。また、第１腕部のストロークと、第２腕部のストロークとを異なる長さにしておくと、ビットの突出長さを複数に設定することができ、外径が異なる複数種類の拡開孔部を形成することができる。
【００１９】
本発明の第３の構成は、前記ケーシングの内周面の複数箇所に、前記基台部を前記ケーシングの下方に案内するガイドレール部を、前記ケーシングの中心線に平行に形成したものである。
この構成によると、拡開掘削装置の基台部をクレーン等で吊り下げ、ガイドレールに沿って、ケーシングの上端から内部に挿入することができる。拡開掘削装置を下降させるときには、クレーンに吊り下げたワイヤがケーシングの中心からずれても、拡開掘削装置がガイドレールに保持されているので、拡開掘削装置が水平方向にずれることがなく、簡単に昇降させることができる。
【００２０】
本発明の第４の構成は、前記腕部に、前記ビットで掘削した土砂を前記ケーシングの中心側に案内する案内部材を設け、前記腕部の下方位置に、前記土砂を集積する集積バケットを設けたものである。
この構成によると、腕部の進退を確実に行い、掘削した土砂を、掘削量に応じて集積バケットに回収することができる。油圧シリンダは、手動式のものを用いて、拡開掘削装置を軽量かつ簡単な構成にすることができ、また、例えば、エンジンや電動機を用いて駆動される油圧ポンプユニットを用いて迅速に作業を行うことができるように構成することができる。
【００２１】
本発明の第５の構成は、前記基台部の前記腕部の突出方向とは逆側に、スペーサ部材を着脱可能に設けたものである。
この構成によると、大径のケーシングを用いるときには、基台部にスペーサ部材を取り付けて使用することができる。この場合、スペーサ部材を腕部の突出方向とは逆側に設けているので、腕部の突出長さは変わらず、拡開孔部の大きさはスペーサ部材の有無やケーシングの直径の大小によらず一定の大きさに設定することができる。
【００２２】
本発明の第６の構成に係る杭底拡大工法は、下端部に切刃が形成された円筒状のケーシングを用いて地盤を掘削し、前記ケーシング内に基礎を構築する工法において、前記ケーシングで地盤を掘削した後にケーシング内の土砂を除去する工程と、前記ケーシング内に、前記ケーシングの下部に固定される基台部、前記基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、側方に直線的に移動可能な腕部および前記腕部の下方位置に配置された集積バケットを備えた拡開掘削装置を前記ケーシングの上部から挿入して下端部に固定する工程と、前記腕部を伸ばして、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に突出させ、前記拡開掘削装置を、前記ケーシングとともに回転させて地盤を掘削し、前記ケーシングの下部を拡径するとともに掘削した土砂を前記集積バケット内に収容する工程と、前記腕部を縮めて前記拡開掘削装置をケーシングの上部から取り出した後、前記ケーシングおよび前記拡開掘削装置によって形成された孔部内にコンクリートからなる基礎を構築する工程とを備えている。
【００２３】
この構成によると、拡開掘削装置をケーシング内に挿入し、拡開孔部を形成しながら掘削した土砂を集積バケット内に貯留し、拡開口部を形成した後には、拡開掘削装置を、掘削した土砂とともに取り出すことができる。
【００２４】
本発明の第７の構成に係る拡開掘削装置は、下端部に切刃が形成された円筒状のケーシングの下部に設けられる拡開掘削装置であって、前記ケーシングの下部内側に着脱可能に固定される基台部と、前記基台部に取り付けられ、前記ケーシングの内面に向かって伸縮駆動される固定張出グリップと、前記基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に拡開する開閉翼とを備えている。
この構成により、固定張出グリップを張り出して拡開掘削装置をケーシング内面に固定し、開閉翼をケーシングの下部の空間部で開き、ケーシングとともに拡開掘削装置を回転させることにより、ビットで台形状の拡底部を掘削することができる。
【００２５】
本発明の第８の構成は、前記固定張出グリップを伸縮駆動する油圧シリンダ、および前記開閉翼を拡開駆動する油圧シリンダに作動油を供給する油圧ユニットを地上に設置し、前記油圧ユニットと前記各油圧シリンダとを、油圧スイベルを介して油圧ホースで接続したものである。
この構成により、地上からの油圧ユニットの操作で拡開掘削装置の制御を行うことができ、また、油圧スイベルを用いているので、ケーシングを回転するときも、作動油を拡開掘削装置の油圧シリンダに支障なく供給することができる。
【００２６】
本発明の第９の構成は、前記ケーシングの上端に架台を設置し、前記油圧スイベルおよび前記各油圧シリンダに作動油を供給する油圧ホースを巻き取るホース巻き取りリールを前記架台に設置したものである。
この構成により、拡開掘削装置のみを所定の深さに吊り下げて、油圧シリンダに作動油を供給することができる。
【００２７】
本発明の第１０の構成に係る杭底拡大工法は、下端部に切刃が形成された円筒状のケーシングを用いて地盤を掘削し、前記ケーシング内に基礎を構築する工法において、前記ケーシングで地盤を掘削した後にケーシング内の土砂を除去する工程と、前記ケーシングを少し持ち上げて前記ケーシングの下部に空間部を形成する工程と、前記ケーシング内に、前記ケーシングの下部内側に着脱可能に固定される基台部、前記基台部に取り付けられ、前記ケーシングの内面に向かって伸縮駆動される固定張出グリップ、前記基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に拡開する開閉翼を備えた拡開掘削装置を前記ケーシングの上部から挿入して、前記固定張出グリップをケーシングの内周に圧接するように伸ばすことにより前記拡開掘削装置を前記ケーシング下端部に固定する工程と、前記開閉翼を伸ばして、前記ビットを前記ケーシングの外周面より外側に突出させ、前記拡開掘削装置を、前記ケーシングとともに回転させて地盤を掘削し、前記ケーシングの下部を拡径するとともに掘削した土砂を前記開閉翼内部に収容する工程と、前記開閉翼を閉じて前記拡開掘削装置をケーシングの上部から取り出した後、前記ケーシングおよび前記拡開掘削装置によって形成された孔部内にコンクリートからなる基礎を構築する工程とを備えている。
この構成により、拡開掘削装置をケーシング内に挿入し、拡開孔部を形成しながら掘削した土砂を開閉翼内部に貯留し、拡開口部を形成した後には、拡開掘削装置を、掘削した土砂とともに取り出すことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば次の効果を奏する。
（１）第１の構成の拡開掘削装置は、ケーシングの下部内側に着脱可能に固定される基台部と、ビットをケーシングの外周面より外側に直線的に移動させて突出させる腕部とを備えているので、ケーシングにより拡開しない孔部を形成するときには、拡開掘削装置に負荷は加わらず、ケーシングの強度は低下しない。また、ケーシングに固定されてケーシングとともに回転するので、簡単な構造にすることができるとともに迅速に取り付けることができ、直線的に移動するので、確実に拡径することができる。
（２）第１腕部と第２腕部とを設けると、腕部のストロークを長くでき、ケーシングの直径が小さいときでも、下部に形成する拡開孔部の直径を大きくすることができる。
（３）ケーシングの内周面にガイドレール部を形成すると、拡開掘削装置の基台部をクレーン等で吊り下げ、ガイドレールに沿って、ケーシングの上端から内部に挿入することができ、拡開掘削装置の水平方向への位置ずれを防止して、簡単に昇降させることができる。
（４）腕部を油圧シリンダによって構成し、基台部に集積バケットを設けると、掘削した土砂を、シリンダロッドに沿ってケーシングの中心方向に案内して、集積バケットに回収することができ、土砂回収の手間を省くことができる。
（５）基台部の腕部の突出方向とは逆側に、スペーサ部材を着脱可能に設けると、大径のケーシングを用いるときには、基台部にスペーサ部材を取り付けて使用することができ、拡開掘削装置の汎用性が向上する。
（６）第６の構成の杭底拡大工法は、集積バケットを備えた拡開掘削装置をケーシングの上部から挿入して下端部に固定し、ケーシングとともに回転させて地盤を掘削し、腕部を縮めて拡開掘削装置をケーシングの上部から取り出すので、拡開孔部を形成しながら掘削した土砂を集積バケット内に貯留し、拡開口部を形成した後には、拡開掘削装置を、掘削した土砂とともに取り出すことができ、拡開作業を短時間で簡単に行うことができる。
（７）第７の構成の拡開掘削装置は、基台部に取り付けられ、ケーシングの内面に向かって伸縮駆動される固定張出グリップと、基台部の下側に取り付けられて先端部にビットが固定され、ビットをケーシングの外周面より外側に拡開する開閉翼とを備えているので、固定張出グリップを張り出して拡開掘削装置をケーシング内面に固定し、開閉翼をケーシングの下部の空間部で開き、ケーシングとともに拡開掘削装置を回転させることにより、ビットで台形状の拡底部を掘削することができる。
（８）固定張出グリップを伸縮駆動する油圧シリンダ、および開閉翼を拡開駆動する油圧シリンダに作動油を供給する油圧ユニットを地上に設置し、油圧ユニットと各油圧シリンダとを、油圧スイベルを介して油圧ホースで接続することにより、地上からの油圧ユニットの操作で拡開掘削装置の制御を行うことができ、また、油圧スイベルを用いているので、ケーシングを回転するときも、作動油を拡開掘削装置の油圧シリンダに支障なく供給することができる。
（９）ケーシングの上端に架台を設置し、油圧スイベルおよび各油圧シリンダに作動油を供給する油圧ホースを巻き取るホース巻き取りリールを架台に設置することにより、拡開掘削装置のみを所定の深さに吊り下げて、油圧シリンダに作動油を供給することができる。
（１０）第１０の構成に係る杭底拡大工法によれば、拡開掘削装置をケーシング内に挿入し、拡開孔部を形成しながら掘削した土砂を開閉翼内部に貯留し、拡開口部を形成した後には、拡開掘削装置を、掘削した土砂とともに取り出すことができる。これにより、拡開作業を短時間で簡単に、安全に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る拡開掘削装置の正断面図、図２（Ａ）は同拡開掘削装置の平面図、（Ｂ）は同拡開掘削装置の右側面図である。図１、図２に示すように、本第１実施形態に係る拡開掘削装置１は、下端部に切刃２が形成された円筒状のケーシング３の下部に設けられる装置である。
【００３０】
拡開掘削装置１は、ケーシング３の下部内側に着脱可能に固定される直方体状の基台部４と、側方に開口した角筒を上下２段に配置した形状に形成され、上部を基台部４に外挿され、基台部４の長手方向に移動可能な第１腕部５と、第１腕部５の下部に移動可能に挿入されて先端部にビット２６〜２８を固定し、側方に直線的に移動して、ケーシング３の外周面より外側に突出可能な直方体状の第２腕部７とを備えている。
【００３１】
ケーシング３の内周面の対向する２カ所には、基台部４をケーシング３の下方に案内するガイドレール部８がケーシング３の中心線に平行に設けられている。ガイドレール部８の下端部には、上部から挿入される拡開掘削装置１をケーシング３の下端部で保持するために上方に開口するコ字状に形成されたストッパ部４６が、ガイドレール部８の下端を覆うように設けられている。
【００３２】
基台部４の両端部９，１０は、ケーシング３の内径に合わせて凸となる円弧状に形成されている。また、基台部４の第２腕部７の突出方向とは逆側には、基台部４と同じ矩形の断面形状を有するスペーサ部材１１，１２がボルト等の締結部材を用いて着脱可能に締結固定されている。スペーサ部材１１，１２は、基台部４側の端部が凹となり、その逆側が凸となっている。スペーサ部材１１，１２を取り付けない場合の基台部４の長さは、１５００ｍｍより少し小さく形成されており、スペーサ部材１１，１２の長さは、それぞれ３００ｍｍ，２００ｍｍに形成されている。かかる構成によって、１台の拡開掘削装置１を、１５００ｍｍ，１８００ｍｍまたは２０００ｍｍの直径のケーシングに使用することができる。
【００３３】
基台部４の両端部９，１０およびスペーサ部材１１，１２の凸側の端部には、ガイドレール部８に被さって上下に摺動移動可能なレールガイド部３７〜４０が縦方向に形成されている。
【００３４】
第１腕部５の上下には、基台部４および第２腕部７をそれぞれ挿入した矩形の貫通孔１４，１５がそれぞれ形成され、貫通孔１４，１５は、仕切り板１６により仕切られている。
【００３５】
基台部４の下部中央には、貫通孔１３が形成されており、仕切り板１６の上部には、貫通孔１３から基台部４の内部にロッド固定部１７が突出して設けられている。
基台部４の上側の貫通孔１４の内部には、油圧シリンダ１８が設けられている。油圧シリンダ１８の基側は、基台部４の一端部９に固定され、油圧シリンダ１８の先側は、ロッド固定部１７に固定されている。
【００３６】
基台部４の下側の貫通孔１５の内部に配置された第２腕部７の内部には、油圧シリンダ１９が設けられている。油圧シリンダ１９の基側は、第１腕部５の一端部９に固定され、油圧シリンダ１８の先側は、第２腕部７に固定されている。
【００３７】
第１腕部５の上部には、油圧シリンダ１８，１９に作動油を供給する可撓性の給油管２０〜２３を挿通する長孔が上下に貫通して形成されている。
また、第１腕部５の上部の長手方向両端部には、拡開掘削装置１をケーシング３の内部に挿入して下降させ、また上昇させて取り出すときに、ワイヤを連結する吊り下げ用部材２４がそれぞれ設けられている。
【００３８】
第２腕部７は、第１腕部５の下側の貫通孔１５から他側の端部１０側に突出するとともに縦置きして配置されたビット固定板２５を有し、このビット固定板２５には、１又は２以上、例えば３本のビット２６〜２８が設けられている。
【００３９】
ビット２６〜２８は、このビット固定板２５の一側面にそれぞれ斜め上方、水平方向、斜め下方に向けて固定されているが、地盤の性質により方向を変えて取り付けることができる。
【００４０】
ビット固定板２５の下部には、ビット２６〜２８で掘削した土砂を拡開掘削装置１の下部中央に搬送するための溝状案内部材２９が固定されている。溝状案内部材２９は、ビット固定板２５とともに側方に進退することができる。
【００４１】
図３（Ａ）は同拡開掘削装置の側面図、（Ｂ）は同拡開掘削装置の使用中の状態を示す正断面図、図４は、同拡開掘削装置の使用後の状態を示す正面図である。図３（Ａ）、（Ｂ）、図４に示すように、基台部４の下部には、円筒状に形成された側壁３０と、側壁３０の下部に設けられた開閉可能な蓋部３１と、側壁３０の上部に設けられた天板部材３２とを備えた集積バケット４１が基台部４に着脱可能に設けられている。
側壁３０内には、基台部４、第１腕部５および第２腕部７が上下動可能な直方体状の移動用空間部４７が形成されている。移動用空間部４７は、集積バケット４１内の他の空間部とは隔離されており、土砂が侵入しないように形成されている。
集積バケット４１の蓋部３１には、Ｖ字状の２カ所の切欠き部４４が形成され、この切欠き部４４を覆うゴム板等の可撓性部材からなる弁体４５が設けられている。弁体４５の一端（図４の斜線部分）は、切欠き部４４の周方向の一側の辺に沿って固定され、他端は蓋部３１の上面に当接している。
【００４２】
ケーシング３を周方向の一側に回転させながら下方に押し下げると、ケーシング３の下部に滞留している土砂が弁体４５を押し上げながら切欠き部４４を通過して集積バケット４４の内部に収容される。ケーシング３を逆に回転させるとき、またはケーシング３を上方に移動させるときには、弁体４５は開かず、集積バケット４１内の土砂はこぼれ落ちることはない。
【００４３】
蓋部３１は、頂点を下方に突出させた逆円錐状に形成されている。蓋部３１には、天板部材３２に設けられた操作部材３３によって開閉可能な固定部３４が設けられている。
【００４４】
次に拡開掘削装置１の動作について説明する。拡開掘削装置１は、給油管２０〜２３に作動油を送り込むことによって、油圧シリンダ１８，１９のロッドを進退させ、このロッドの進退により第１腕部５および第２腕部７を直線的に移動させ、ビット２６〜２８をケーシングの外周面より外側に突出させることができる。
【００４５】
図１、図２に示すように、拡開掘削装置１の初期状態においては、油圧シリンダ１８，１９のロッドは収縮した状態で、第１腕部５および第２腕部７も収縮した状態となっている。このときのビット２６〜２８の先端は、ケーシング３の内周面より中心側に配置されている。
【００４６】
給油管２０に油圧を加えると、油圧シリンダ１８のロッドが伸張して、第１腕部５がケーシング３の半径方向外側に移動し、ビット２６〜２８が、ケーシング３の外周面より外側に突出する。この状態で、ケーシング３を回転させることによって、ビット２６〜２８でケーシング３の外周面より半径方向外側の土砂を掘削することができる。掘削された土砂は、溝状案内部材２９内に入る。掘削を継続することによって、土砂はケーシング３の中心方向に移動し、集積バケット４１内に集積される。
【００４７】
次いで、給油管２２に油圧を加えると、油圧シリンダ１９のロッドが伸張して、第２腕部７がケーシング３の半径方向外側に移動し、ビット２６〜２８が、さらに外側に移動する。この状態で、ケーシング３を回転させることによって、ビット２６〜２８でさらに外側の土砂を掘削することができる。
【００４８】
掘削後は、給油管２１、２３に油圧を加えると、油圧シリンダ１８，１９のロッドが収縮する。
【００４９】
なお、油圧シリンダ１８を収縮させた状態で、油圧シリンダ１９のロッドを伸張させることも可能である。例えば、油圧シリンダ１８，１９のストロークをそれぞれ４０ｃｍ、６０ｃｍとすると、設定可能な拡大半径は、４０ｃｍ、６０ｃｍ、１００ｃｍの３種類となる。この拡大幅はオペレータにより管理されており、オペレータはケーシング３の外側から拡大幅を自由に設定することができる。
【００５０】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、集積バケット４１は、基台部４に対して自由に上下動でき、空間部３６の底面によって高さ位置が決まる。空間部３６の高さが低いときには、集積バケット４１は、基台部４に対する相対位置が上昇する。このとき基台部４は、集積バケット４１内の移動用空間部４７内を下側に移動することになる。また、図３（Ｂ）に示すように、空間部３６の高さが高いときは、基台部４は移動用空間部４７内を上側に移動することになる。
【００５１】
次に拡開掘削装置を用いた杭底拡大工法について説明する。
図５（Ａ）〜（Ｅ）は、杭底拡大工法の作業手順を示す説明図である。図５（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、杭底拡大工法は、下端部に切刃２が形成された円筒状のケーシング３を用いて地盤を掘削し、ケーシング３内に基礎を構築する工法において、拡開掘削装置１を用いたものである。
【００５２】
（掘削）
図５（Ａ）に示すように、現場に全周回転機３５を設置し、ケーシング３を規定の深度まで回転圧入して地盤を掘削し、ケーシング３内の土砂をハンマーグラブ４３を用いて除去する。
【００５３】
（拡径準備）
図５（Ｂ）に示すように、ケーシング３を、拡大計画に基づいて必要ストロークだけ持ち上げて全周回転機３５で支持し、ケーシング３の下部に空間部３６を形成する。空間部３６の高さは、ケーシング３に拡開掘削装置１を装着して作動可能となる高さ以上とする。
【００５４】
（拡開掘削装置挿入）
次いで、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、拡開掘削装置１のレールガイド部３７，４０を、クレーン等の吊り下げ手段を用いて、ケーシング３のガイドレール部８に外挿し、レールガイド部３７，４０がストッパ部に掛止するまで徐々に降ろす。なお、ストッパ部とは別に掛合部を形成しておき、拡開掘削装置１のケーシング３に対する上下動を防止する構造を追加することも可能である。例えば、レールガイド部の下端部のガイドレール部８と同じ長さ分だけを、周方向にオフセットしておくと、拡開掘削装置１がストッパ部に当接して停止した後に、ケーシング３を周方向に回転させると、拡開掘削装置１のガイドレール部８が、レールガイド部の下端部のオフセット部分に掛合して外れなくなる。
【００５５】
（拡開）
図５（Ｄ）に示すように、ケーシング３の上部に板状操作盤４２を被せる。この板状操作盤４２上では、給油管２０〜２３の開閉操作や、油圧の供給、または全周回転機３５の制御を行うことができる。これらの制御状態を示す電気パネルやディスプレイを設置することによって、拡開操作中の管理を目視で確認することができる。
【００５６】
第１、第２の腕部５，７を伸縮させて、ビット２６〜２８を所定の長さだけ突出させ、ケーシング３を回転させることによって、周囲の土砂が掘削され、ケーシング３の下部の空間部３６を拡径することができる。
【００５７】
図３（Ｂ）に示すように、拡開作業を行うことによって、集積バケット４１内に土砂が集積される。拡開作業は、空間部３６の上部側から行われる。掘削された土砂は、まだ拡開を終えていない下部の地盤によって落下しないように支持され、土砂の集積バケット４１への誘導が効率よく行われる。空間部３６の上部側から下部側に向かって掘削が進むにつれ、基台部４は、集積バケット４１内の下側に移動することになるが、集積バケット４１内に移動用空間部４７が設けられており、移動用空間部４７内には土砂が入らないので、土砂の収容はスムーズに行われる。
【００５８】
（排出）
図５（Ｅ）に示すように、第１、第２腕部５，７を縮めて拡開掘削装置１をケーシング３の上部から取り出し、蓋部３１を開いて土砂を排出する。なお、集積バケット４１の下部の切欠き部４４からも残留スライムが取り入れられるので、完全なスライム処理が可能になる。
【００５９】
（基礎構築）
ケーシング３および拡開掘削装置１によって形成された孔部内にコンクリートからなる基礎を構築する。ケーシング３は、コンクリートを打設しながら徐々に上方に引き抜く。
このようにして下部が拡径した基礎を構築することができる。
（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態に係る昇降時の拡開掘削装置の正断面図、図７は同第２実施形態に係る拡底時の拡開掘削装置の正断面図、図８（Ａ）は同拡開掘削装置の昇降時の平面図、（Ｂ）は同拡開掘削装置の拡底時の平面図である。
図６、図７に示すように、本発明の第２実施形態に係る拡開掘削装置５１は、下端部に切刃５２が形成された円筒状のケーシング５３の下部に設けられる装置である。
【００６０】
拡開掘削装置５１は、吊りワイヤ５４によりケーシング５３の上部から内部に吊り下げられる基台部５５と、この基台部５５にケーシング５３の内壁に向かって進退自在な複数の固定張出グリップ５６と、基台部５５のセンターポール５７に基端を固定され他端を固定張出グリップ５６に固定された油圧シリンダ５８を有している。
【００６１】
ケーシング５３の上端には架台５９が設けられており、地上の油圧ユニット６０からの油圧ホース６１が、油圧スイベル６２を介して回転自在に架台５９に導かれている。油圧スイベル６２に接続された油圧ホース６３はホース巻き取りリール６４を介して基台部５５に導かれ、一部は油圧シリンダ５８に分岐される。油圧ホース６３はさらに基台部５５の下部に導かれ、油圧パイプ６５を介して開閉翼６７開閉用の油圧シリンダ６６に油圧を供給する。前記架台５９には、吊りワイヤ５４の下端部に固定された検測テープ６８を巻き取りおよび巻き解くことにより拡開掘削装置５１の吊り下げ深さを測定する検測リール６９が設置されている。
【００６２】
開閉翼６７は、基台部５５の下方に連結された筒状フレーム７１に設けられた垂直方向のヒンジ７２により、内外方向に開閉するように構成されており、端部にはビット７０が設けられている。油圧シリンダ６６に油圧を供給することにより、図６の閉じた状態から図７の拡開した状態に駆動される。また筒状フレーム７１の底部には蓋部７３が設けられている。
【００６３】
図９は、第２実施形態に係る拡開掘削装置５１を用いた施工方法を実施するための全体構成図である。図において、８０はケーシング５３を継ぎ足しながら掘削していく全周回転掘削機、８１は拡開掘削装置５１を吊り下げる吊りワイヤ５４を昇降するための掘削用クローラクレーン、８２は拡開掘削装置５１により掘削された土砂を搬送するダンプトラック、８３は掘削土を積み込みや整地するための油圧ショベル、８４は基礎コンクリート打設時に生コン車を全周回転掘削機８０の上部の高さまで上らせるための生コン車架台、８５は現場打設の基礎コンクリートの強度補強のために用いる鉄筋籠、８６は溶接機、８７はコンクリート打設用のトレミー管、８８は現場での工事用電力の発電に使う発電機、８９は洗浄作業に使う高圧洗浄機である。
【００６４】
次に拡開掘削装置を用いた杭底拡大工法について説明する。
（掘削）
図９に示すように、現場に全周回転掘削機８０を設置し、ケーシング５３を規定の深度まで回転圧入して切刃５２により地盤を掘削し、ケーシング５３内の土砂をハンマーグラブ（図示せず。図５（Ａ）のハンマーグラブ４３参照）を用いて除去する。
【００６５】
（拡径準備）
ケーシング５３を、拡大計画に基づいて必要ストロークだけ持ち上げて全周回転掘削機８０で支持し、ケーシング５３の下部に空間部を形成する。空間部の高さは、ケーシング５３に拡開掘削装置５１を装着して作動可能となる高さ以上とする。
【００６６】
（拡開掘削装置挿入）
次いで、掘削用クローラクレーン８１を用いて拡開掘削装置５１をケーシング５３の底部の空間部まで下ろす。このとき、架台５９はケーシング５３の上端に残った状態で、拡開掘削装置５１のみが下降する。その下降位置は、ケーシング５３の下端に固定張出グリップ５６の下端がほぼ一致する位置である。次いで、油圧ユニット６０により油圧シリンダ５８に作動油を供給して固定張出グリップ５６が外側に進出し、図８（ｂ）に示すように、固定張出グリップ５６のケーシング５３内面との接触面の摩擦力で、拡開掘削装置５１は不動状態に固定される。
【００６７】
（拡開）
図７に示すように、油圧ユニット６０から油圧ホース６３，油圧パイプ６５を介して油圧シリンダ６６に作動油を供給し、開閉翼６７を外側に拡張する。当初は、ケーシング５３の下部の空間部はケーシング５３の外径とほぼ同じ径であるので、開閉翼６７の拡張の度合いは小さい。次いで、全周回転掘削機８０を用いてケーシング５３を回転させる。このケーシング５３の回転により、拡開掘削装置５１も一体に回転するので、開閉翼６７の端部に設けられたビット７０により孔部の内周が掘削される。掘削が進むにつれて、開閉翼６７を開くことで、図７に示すように孔部底部を台形状に拡開することができる。拡開により掘削された土砂は蓋部７３と筒状フレーム７１に囲まれた空間にかき集められる。蓋部７３の頂部には取込穴が設けられており、底部スライムは取込穴よりすくい上げられ、かき集められる。
【００６８】
（排出）
所定の計画値まで拡開作業が完了すると、油圧ユニット６０により油圧シリンダ６６を縮小して開閉翼６７を閉じる。同時に、油圧シリンダ５８の作動油も抜いて、固定張出グリップ５６を後退させる。これにより、拡開掘削装置５１とケーシング５３の内周との間に隙間が生じ、固定状態が解除され、図６に示す状態となる。その状態で吊りワイヤ５４を掘削用クローラクレーン８１で吊り上げ、拡開掘削装置５１をケーシング５３の上部から取り出し、蓋部３１を開いて土砂を排出する。
【００６９】
（基礎構築）
ケーシング５３および拡開掘削装置５１によって形成された孔部内に鉄筋籠８５を挿入し、コンクリートを打設して基礎を構築する。ケーシング５３は、コンクリートを打設しながら徐々に上方に引き抜く。
このようにして下部が拡径した基礎を構築することができる。
【００７０】
この第２実施形態においては、油圧源を地上の油圧ユニット６０とし、これより油圧スイベル６２を介して拡開掘削装置５１内部の油圧シリンダ５８，６６を駆動するようにしたので、第１実施形態のように板状操作盤４２上での作業を無人化することができ、安全な作業が可能となる。また、ケーシングにガイドレール部８を形成する必要がなくなる。
【００７１】
なお、上述した第２実施形態では、４個の固定張出グリップ５６を伸縮させる手段として図８に示すように４個の油圧シリンダ５８を用いた例を示したが、対向する固定張出グリップ同士を１対として立体交差させた２段の２個の油圧シリンダで駆動することもできる。また、図１０に示すように、内周面にテーパを有する対向する固定張出グリップ５６同士を２段の連結スライドバー７４，７５でスライド可能に連結し、固定張出グリップ５６の内周面に周接するテーパ面を外周に形成した昇降コマ７６を設け、連結スライドバー７４と昇降コマ７６とを１個の油圧シリンダで結合する構成とすることもできる。なお、対向する固定張出グリップ５６同士を引き合うようにするバネ７８，７９を設ける。この構成とすることにより、油圧シリンダ７７を伸ばした状態では図１０（ａ），（ｂ）に示すように固定張出グリップ５６とケーシング５３との間には隙間が形成されているが、油圧シリンダ７７を縮めた状態では図１０（ｃ）に示すように昇降コマ７６が上昇してテーパ面により固定張出グリップ５６が外側に押され、固定張出グリップ５６の外周がケーシング５３の内周に圧接し、拡開掘削装置５１をケーシング５３に固定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の拡開掘削装置は、オールケーシング工法に用いられるケーシングチューブ等の円筒状ドリルの内部に設けられて周囲の地盤の掘削を行う拡開掘削装置および杭底拡大工法として有用であり、特に、建築分野における高層ビルの基礎や、土木分野における橋梁下部の基礎の構築に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る拡開掘削装置の正断面図である。
【図２】（Ａ）は同拡開掘削装置の平面図、（Ｂ）は同拡開掘削装置の右側面図である。
【図３】（Ａ）は同拡開掘削装置の側面図、（Ｂ）は同拡開掘削装置の使用中の状態を示す正断面図である。
【図４】同拡開掘削装置の使用後の状態を示す正面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は杭底拡大工法の作業手順を示す説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る拡開掘削装置の昇降時の正断面図である。
【図７】同第２実施形態に係る拡底時の拡開掘削装置の正断面図である。
【図８】（Ａ）は同拡開掘削装置の昇降時の平面図、（Ｂ）は同拡開掘削装置の拡底時の平面図である。
【図９】第２実施形態に係る拡開掘削装置を用いた施工方法を実施するための全体構成図である。
【図１０】第２実施形態における他の例を示すもので、（ａ）は拡開掘削装置の平面図、（ｂ）は拡開掘削装置の昇降時の正断面図、（ｃ）は同拡開掘削装置の拡底時の正断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  拡開掘削装置
２  切刃
３  ケーシング
４  基台部
５  第１腕部
７  第２腕部
８  ガイドレール部
９，１０  端部
１１，１２  スペーサ部材
１３  貫通孔
１４，１５  貫通孔
１６  仕切り板
１７  ロッド固定部
１８  油圧シリンダ
１９  油圧シリンダ
２０〜２３  給油管
２４  吊り下げ用部材
２５  ビット固定板
２６〜２８  ビット
２９  溝状案内部材
３０  側壁
３１  蓋部
３２  天板部材
３３  操作部材
３４  固定部
３５  全周回転機
３６  空間部
３７〜４０  レールガイド部
４１  集積バケット
４２  板状操作盤
４３  ハンマーグラブ
４４  切欠き部
４５  弁体
４６  ストッパ部
４７  移動用空間部
５１  拡開掘削装置
５２  切刃
５３  ケーシング
５４  吊りワイヤ
５５  基台部
５６  固定張出グリップ
５７  センターポール
５８  油圧シリンダ
５９  架台
６０  油圧ユニット
６１  油圧ホース
６２  油圧スイベル
６３  油圧ホース
６４  ホース巻き取りリール
６５  油圧パイプ
６６  油圧シリンダ
６７  開閉翼
６８  検測テープ
６９  検測リール
７０  ビット
７１  筒状フレーム
７２  ヒンジ
７３  蓋部
７４，７５  連結スライドバー
７６  昇降コマ
７７  油圧シリンダ
７８，７９  バネ
８０  全周回転掘削機
８１  掘削用クローラクレーン
８２  ダンプトラック
８３  油圧ショベル
８４  生コン車架台
８５  鉄筋籠
８６  溶接機
８７  トレミー管
８８  発電機
８９  高圧洗浄機
【図１】
2005061205.tif 000003
【図２】
2005061205.tif 000004
【図３】
2005061205.tif 000005
【図４】
2005061205.tif 000006
【図５】
2005061205.tif 000007
【図６】
2005061205.tif 000008
【図７】
2005061205.tif 000009
【図８】
2005061205.tif 000010
【図９】
2005061205.tif 000011
【図１０】
2005061205.tif 000012